CN112024836A - 一种真空电子束炉用自动铸锭控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空电子束炉用自动铸锭控制系统，包括PLC控制模块、工控机、显示模块、电源模块、报警模块、监控模块、真空计、伺服电机驱动器、高速编码器、拉锭电机和冷却模块，所述PLC控制模块分别与所述电源模块、报警模块、监控模块、真空计、伺服电机驱动器和所述冷却模块电性连接，所述PLC控制模块通过所述工控机与所述显示模块电性连接，所述伺服电机驱动器通过所述高速编码器与所述拉锭电机电性连接，所述冷却模块与所述拉锭电机相适配。有益效果：能够减少高温对拉锭电机的影响，使得拉锭电机能够保持正常工作的状态，能够对现场电子器械进行监控，方便知晓电子器件的状态，也方便对系统及时进行维修。

Description

一种真空电子束炉用自动铸锭控制系统

技术领域

本发明涉及控制系统技术领域，具体来说，涉及一种真空电子束炉用自动铸锭控制系统。

背景技术

电子束炉是一种在真空环境下运用一个或多个阴极电子枪通过发射高能的电子束，将熔物料轰击，以使电子动能快速转化为热能，进而熔化物料，且滴入冷水铜坩埚内，从而凝固铸锭的熔炼设备。

传统的真空电子束炉中锭杆的上下运动是由操作人员进行直接控制的，存在效率低，损伤大等问题，中国专利号为CN 207723451 U的一种真空电子束炉用自动铸锭控制系统通过自动控制系统代替操作人员直接控制，提高了生产效率，减少了损伤。

但是铸锭的加工环境温度过高，拉锭电机处于这种环境下工作，极易受温度影响，虽然电机本身的散热片能够进行散热，然而在处于高温下散热效果仍然有限，仍然影响着拉锭电机的工作，此外，系统由电子器件组成，若某个部件出现损坏，会导致整个系统无法正常运转，然而铸锭的加工场所较大，若采用人工进行查看，不仅浪费人力，且高温环境下操作人员的安全无法保障。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种真空电子束炉用自动铸锭控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种真空电子束炉用自动铸锭控制系统，包括PLC控制模块、工控机、显示模块、电源模块、报警模块、监控模块、真空计、伺服电机驱动器、高速编码器、拉锭电机和冷却模块，所述PLC控制模块分别与所述电源模块、报警模块、监控模块、真空计、伺服电机驱动器和所述冷却模块电性连接，所述PLC控制模块通过所述工控机与所述显示模块电性连接，所述伺服电机驱动器通过所述高速编码器与所述拉锭电机电性连接，所述冷却模块与所述拉锭电机相适配。

在进一步的实施例中，所述冷却模块包括温度传感器、导热板、水管、水泵、导热套、导热杆、导热块一和导热块二和活动轴，所述拉锭电机的侧壁与导热块二接触，所述导热块二的两侧固定连接有导热块一，所述导热块一通过活动轴与导热杆的端口活动连接，所述导热杆远离所述导热块一的一端位于导热套内部，所述导热套的端口与导热板固定连接，所述导热板远离所述导热套的一端与水管贴合且固定连接，所述水管的一端连接有水泵，所述导热板的中部固定连接有温度传感器，所述水泵和所述温度传感器与所述PLC控制模块电性连接，所述导热板远离所述导热套的一侧四角固定连接有安装机构，能够通过冷却模块对拉锭电机进行冷却操作，减少加工环境的高温度对拉锭电机的影响，从而保障拉锭电机的正常运转。

在进一步的实施例中，所述导热套的侧壁开有活动孔，所述导热杆位于所述导热套内部的一端且靠近所述活动孔处固定连接有限位块，所述限位块位于所述活动孔内且与所述活动孔相匹配，活动孔和限位块的配合能够起到限位的作用，能够起到对导热杆限位的目的，从而使导热杆无法脱离导热套的内部，避免导热杆的端口脱离导热套内部的情况发生。

在进一步的实施例中，所述导热杆位于所述导热套内部的一端与所述导热板之间通过弹簧连接，弹簧起到推动导热杆的作用，从而能够在导热块二与拉锭电机接触的时候使导热块二能够与拉锭电机贴合。

在进一步的实施例中，所述安装机构包括安装杆、安装孔一、插孔，所述导热板的四角固定连接有安装杆，所述安装杆远离所述导热板的一端开有插孔，所述插孔的两侧开有安装孔一，所述安装杆的表面开有活动机构，安装机构便于将导热板与相应的支撑部件连接，从而使导热板能够支撑固定住。

在进一步的实施例中，所述活动机构包括连接块、矩形孔、轴承、连接套、安装块和安装孔二，所述连接块的中部开有与所述安装杆相匹配的矩形孔，所述安装杆贯穿所述矩形孔且与所述连接块固定连接，所述连接块的外表面通过轴承与连接套活动连接，所述连接套的一侧固定连接有安装块，所述安装块上开有安装孔二，所述连接套的一端连接有定位机构，活动机构能够实现安装块的旋转，从而使得安装块能够满足不同方位的支撑部件，从而使安装杆能够安装在支撑部件上。

在进一步的实施例中，所述定位机构包括定位块、定位孔和通孔，所述连接套的一端固定连接有定位块，所述定位块的表面开有定位孔，所述安装杆的侧壁开有通孔，所述通孔与所述定位孔相配合，定位机构能够对连接套进行定位，从而使连接套无法旋转，达到对定位块进行固定的目的。

在进一步的实施例中，所述水管远离所述水泵的一端与法兰盘固定连接，法兰盘便于水管与其他管道连接。

在进一步的实施例中，所述PLC控制模块包括中央处理器、电池组件、外围接口一、输入接口、输出接口、存储器、编程器、外围接口二和外围接口三，所述中央处理器分别与电池组件、输入接口和输出接口电性连接，所述中央处理器通过存储器与编程器电性连接，所述存储器连接有外围接口三，所述编程器连接有外围接口二，所述电池组件连接有外围接口一。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

该自动铸锭控制系统能够通过控制拉锭电机从而达到控制铸锭的目的，无需人为手动操作锭杆，保障操作人员的人身安全，提高加工效率，同时能够减少高温对拉锭电机的影响，使得拉锭电机能够保持正常工作的状态，此外，能够对现场电子器械进行监控，方便知晓电子器件的状态，从而能够判断系统的运转情况，也方便对系统及时进行维修，减少不必要的时间以及人力的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明的结构框图；

图2是根据本发明的PLC控制模块的结构框图；

图3是根据本发明的冷却模块的结构示意图；

图4是根据本发明的活动轴的结构示意图；

图5是根据本发明的水管的结构示意图；

图6是根据本发明的连接套的结构示意图；

图7是根据本发明的安装杆的结构示意图。

附图标记：

1、PLC控制模块；2、工控机；3、显示模块；4、电源模块；5、报警模块；6、监控模块；7、真空计；8、伺服电机驱动器；9、高速编码器；10、拉锭电机；11、冷却模块；12、温度传感器；13、导热板；14、水管；15、水泵；16、导热套；17、导热杆；18、导热块一；19、导热块二；20、活动轴；21、活动孔；22、限位块；23、弹簧；24、安装杆；25、安装孔一；26、插孔；27、法兰盘；28、连接块；29、矩形孔；30、轴承；31、连接套；32、安装块；33、安装孔二；34、定位块；35、定位孔；36、通孔；37、外围接口三；38、中央处理器；39、电池组件；40、外围接口一；41、输入接口；42、输出接口；43、存储器；44、编程器；45、外围接口二。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述：

实施例一：

请参阅图1-7，根据本发明实施例的一种真空电子束炉用自动铸锭控制系统，包括PLC控制模块1、工控机2、显示模块3、电源模块4、报警模块5、监控模块6、真空计7、伺服电机驱动器8、高速编码器9、拉锭电机10和冷却模块11，所述PLC控制模块1分别与所述电源模块4、报警模块5、监控模块6、真空计7、伺服电机驱动器8和所述冷却模块11电性连接，需说明的是，真空计7采用的是微机型电离真空计，显示模块3包括显示屏，可以显示现场监控画面，监控模块6包括摄像头，能够监控现场电子器件，报警模块5包括报警器，能够在发生异常的时候进行警报，所述PLC控制模块1通过所述工控机2与所述显示模块3电性连接，所述伺服电机驱动器8通过所述高速编码器9与所述拉锭电机10电性连接，所述冷却模块11与所述拉锭电机10相适配，冷却模块11用于对拉锭电机10进行降温操作，从而使拉锭电机10能够正常工作，需要说明的是，拉锭电机10通过机械联动与锭杆连接。

实施例二：

请参阅图4-7，所述冷却模块11包括温度传感器12、导热板13、水管14、水泵15、导热套16、导热杆17、导热块一18和导热块二19和活动轴20，所述拉锭电机10的侧壁与导热块二19接触，所述导热块二19的两侧固定连接有导热块一18，所述导热块一18通过活动轴20与导热杆17的端口活动连接，这样能够实现导热块二19的转动，且导热块一18的形状设计为半圆状，导热块二19的四角设置有倒角，能够降低导热块一18和导热块二19的尖锐度，且导热杆17靠近导热块二19的一端为弧面，这样方便配合导热块二19的旋转，所述导热杆17远离所述导热块一18的一端位于导热套16内部，所述导热套16的端口与导热板13固定连接，所述导热板13远离所述导热套16的一端与水管14贴合且固定连接，水管14的形状设计类似于蛇形，这样方便增加水管14与导热板13的接触面积，所述水管14的一端连接有水泵15，水泵15采用的是吸水泵，所述水管14远离所述水泵15的一端与法兰盘27固定连接，法兰盘27便于水管14与其他管道连接，所述导热板13的中部固定连接有温度传感器12，所述水泵15和所述温度传感器12与所述PLC控制模块1电性连接，所述导热板13远离所述导热套16的一侧四角固定连接有安装机构，能够通过冷却模块11对拉锭电机10进行冷却操作，减少加工环境的高温度对拉锭电机10的影响，从而保障拉锭电机10的正常运转；

所述导热套16的侧壁开有活动孔21，所述导热杆17位于所述导热套16内部的一端且靠近所述活动孔21处固定连接有限位块22，所述限位块22位于所述活动孔21内且与所述活动孔21相匹配，活动孔21和限位块22的配合能够起到限位的作用，能够起到对导热杆17限位的目的，从而使导热杆17无法脱离导热套16的内部，避免导热杆17的端口脱离导热套16内部的情况发生，所述导热杆17位于所述导热套16内部的一端与所述导热板13之间通过弹簧23连接，弹簧23起到推动导热杆17的作用，从而能够在导热块二19与拉锭电机10接触的时候使导热块二19能够与拉锭电机10贴合。

实施例三：

请参阅图4-7，所述安装机构包括安装杆24、安装孔一25、插孔26，所述导热板13的四角固定连接有安装杆24，所述安装杆24远离所述导热板13的一端开有插孔26，插孔26的作用就是在安装杆24长度不够的时候能够方便与延长杆进行拼接固定，所述插孔26的两侧开有安装孔一25，安装孔一25与插孔相通，方便螺栓的插入，所述安装杆24的表面开有活动机构，安装机构便于将导热板13与相应的支撑部件连接，从而使导热板13能够支撑固定住；

所述活动机构包括连接块28、矩形孔29、轴承30、连接套31、安装块32和安装孔二33，连接块28的中部开有与所述安装杆24相匹配的矩形孔29，所述安装杆24贯穿所述矩形孔29且与所述连接块28固定连接，所述连接块28的外表面通过轴承30与连接套31活动连接，所述连接套31的一侧固定连接有安装块32，所述安装块32上开有安装孔二33，安装孔二33便于螺栓的穿过，方便将安装块32固定于支撑部件上，所述连接套31的一端连接有定位机构，活动机构能够实现安装块32的旋转，从而使得安装块32能够满足不同方位的支撑部件，从而使安装杆24能够安装在支撑部件上；

所述定位机构包括定位块34、定位孔35和通孔36，所述连接套31的一端固定连接有定位块34，所述定位块34的表面开有定位孔35，所述安装杆24的侧壁开有通孔36，所述通孔36与所述定位孔35相配合，安装杆24为矩形状，通孔36位于其四侧，通孔36的内部设置有螺纹，从而能够使螺栓螺纹连接，使用螺栓能够穿过定位孔35与通孔36螺纹连接，因而定位块34能够与安装杆24的四侧连接，定位机构能够对连接套进行定位，从而使连接套31无法旋转，达到对定位块进行固定的目的。

实施例四：

请参阅图2，所述PLC控制模块1包括中央处理器38、电池组件39、外围接口一40、输入接口41、输出接口42、存储器43、编程器44、外围接口二45和外围接口三37，所述中央处理器38分别与电池组件39、输入接口41和输出接口42电性连接，输入接口41和输出接口42与用户设备连接，所述中央处理器38通过存储器43与编程器44电性连接，所述存储器43连接有外围接口三37，所述编程器44连接有外围接口二45，所述电池组件39连接有外围接口一40。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下就本发明在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。

在实际应用时，操作人员向工控机2输入控制参数，控制参数包括锭杆下降的速度和位移、锭杆上升的速度和位移、以及锭杆下降与上升之间的间隔时间，根据不同的金属调整参数，工控机2将数据传输给PLC控制模块1，PLC控制模块1启动伺服电机驱动器8，且伺服电机驱动器8根据参数控制拉锭电机10，从而使拉锭电机10带动锭杆上下移动，进行铸锭操作，在拉锭电机10运转过程中，高速编码器9将其实时测得的运动数据反馈给伺服电机驱动器8，使伺服电机驱动器8根据接收的运动数据纠正和调节拉锭电机10的运转状态，来达到精确控制的目的，运动数据通常为速度及位置信号；

真空计7用于感应炉体内部的真空情况，反馈给PLC控制模块1，PLC控制模块1通过工控机2在显示屏上显示出来，便于操作人员进行调整，预先通过工控机2在PLC控制模块1内输入真空数值，若真空计7检测的数值位于其范围外，PLC控制模块1能够通过报警模块5进行警示，提醒操作人员调整，报警模块5中包含报警器，用于警示；

通过监控模块6对现场的电子器件以及环境进行监控，监控模块6包括有多个摄像头，对现场画面进行拍摄，并传送给PLC控制模块1，PLC控制模块1通过工控机2在显示模块3显示出来，方便操作人员观看；

将导热块二19与拉锭电机10的外壁接触，并且使弹簧23处于被压缩的状态，此外，由于导热块一18通过活动轴20与导热杆17连接，因而导热块二19能够旋转，从而能够根据拉锭电机10的外壳形状调整导热块二19的角度，从而使导热块二19能够贴合于拉锭电机10的外壁，拉锭电机10产生的热量能够通过导热块二19、导热块一18传递给导热杆17，导热杆17通过导热套16传递给导热板13，温度传感器12对导热板13的温度进行感应，预先通过工控机2操作PLC控制模块1，预先设置安全温度数值，当温度高于安全数值的时候，温度传感器12将数据反馈给PLC控制模块1，PLC控制模块1能够启动水泵15；

将水泵15的输入端与外界供水装置连接，将水泵15的输出端连接相应的排水装置，水泵15工作对导热板13进行冷却操作，从而达到对拉锭电机10进行冷却的操作，当导热块二19与拉锭电机10贴合的时候，可以使用螺栓穿过安装孔一25将安装杆24固定在支撑组件上，若安装杆24的长度不够，可以使用延长杆，延长杆的端口插入插孔26内并使用螺栓穿过安装孔一25使安装杆24与延长杆连接固定，将延长杆固定在支撑部件上，若需进一步固定，可以转动连接套31，从而调整安装块32的位置，调整过后可以使用螺栓穿过安装孔二33从而使安装块32与支撑组件连接固定，若需对连接套31固定的时候，可以将定位块34调整至安装杆24的通孔36上，使用螺栓穿过定位孔35与通孔36螺纹连接，从而达到对连接套31固定的目的，使连接套31无法旋转，当导热板13的温度降于预设数值以下时，PLC控制模块1令水泵15停止工作；

该自动铸锭控制系统能够通过控制拉锭电机10从而达到控制铸锭的目的，无需人为手动操作锭杆，保障操作人员的人身安全，提高加工效率，同时能够减少高温对拉锭电机10的影响，使得拉锭电机10能够保持正常工作的状态，此外，能够对现场电子器械进行监控，方便知晓电子器件的状态，从而能够判断系统的运转情况，也方便对系统及时进行维修，减少不必要的时间以及人力的浪费。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种真空电子束炉用自动铸锭控制系统，其特征在于，包括PLC控制模块（1）、工控机（2）、显示模块（3）、电源模块（4）、报警模块（5）、监控模块（6）、真空计（7）、伺服电机驱动器（8）、高速编码器（9）、拉锭电机（10）和冷却模块（11），所述PLC控制模块（1）分别与所述电源模块（4）、报警模块（5）、监控模块（6）、真空计（7）、伺服电机驱动器（8）和所述冷却模块（11）电性连接，所述PLC控制模块（1）通过所述工控机（2）与所述显示模块（3）电性连接，所述伺服电机驱动器（8）通过所述高速编码器（9）与所述拉锭电机（10）电性连接，所述冷却模块（11）与所述拉锭电机（10）相适配。

2.根据权利要求1所述的一种真空电子束炉用自动铸锭控制系统，其特征在于，所述冷却模块（11）包括温度传感器（12）、导热板（13）、水管（14）、水泵（15）、导热套（16）、导热杆（17）、导热块一（18）和导热块二（19）和活动轴（20），所述拉锭电机（10）的侧壁与导热块二（19）接触，所述导热块二（19）的两侧固定连接有导热块一（18），所述导热块一（18）通过活动轴（20）与导热杆（17）的端口活动连接，所述导热杆（17）远离所述导热块一（18）的一端位于导热套（16）内部，所述导热套（16）的端口与导热板（13）固定连接，所述导热板（13）远离所述导热套（16）的一端与水管（14）贴合且固定连接，所述水管（14）的一端连接有水泵（15），所述导热板（13）的中部固定连接有温度传感器（12），所述水泵（15）和所述温度传感器（12）与所述PLC控制模块（1）电性连接，所述导热板（13）远离所述导热套（16）的一侧四角固定连接有安装机构。

3.根据权利要求2所述的一种真空电子束炉用自动铸锭控制系统，其特征在于，所述导热套（16）的侧壁开有活动孔（21），所述导热杆（17）位于所述导热套（16）内部的一端且靠近所述活动孔（21）处固定连接有限位块（22），所述限位块（22）位于所述活动孔（21）内且与所述活动孔（21）相匹配。

4.根据权利要求3所述的一种真空电子束炉用自动铸锭控制系统，其特征在于，所述导热杆（17）位于所述导热套（16）内部的一端与所述导热板（13）之间通过弹簧（23）连接。

5.根据权利要求4所述的一种真空电子束炉用自动铸锭控制系统，其特征在于，所述安装机构包括安装杆（24）、安装孔一（25）、插孔（26），所述导热板（13）的四角固定连接有安装杆（24），所述安装杆（24）远离所述导热板（13）的一端开有插孔（26），所述插孔（26）的两侧开有安装孔一（25），所述安装杆（24）的表面开有活动机构。

6.根据权利要求5所述的一种真空电子束炉用自动铸锭控制系统，其特征在于，所述活动机构包括连接块（28）、矩形孔（29）、轴承（30）、连接套（31）、安装块（32）和安装孔二（33），连接块（28）的中部开有与所述安装杆（24）相匹配的矩形孔（29），所述安装杆（24）贯穿所述矩形孔（29）且与所述连接块（28）固定连接，所述连接块（28）的外表面通过轴承（30）与连接套（31）活动连接，所述连接套（31）的一侧固定连接有安装块（32），所述安装块（32）上开有安装孔二（33），所述连接套（31）的一端连接有定位机构。

7.根据权利要求6所述的一种真空电子束炉用自动铸锭控制系统，其特征在于，所述定位机构包括定位块（34）、定位孔（35）和通孔（36），所述连接套（31）的一端固定连接有定位块（34），所述定位块（34）的表面开有定位孔（35），所述安装杆（24）的侧壁开有通孔（36），所述通孔（36）与所述定位孔（35）相配合。

8.根据权利要求7所述的一种真空电子束炉用自动铸锭控制系统，其特征在于，所述水管（14）远离所述水泵（15）的一端与法兰盘（27）固定连接。

9.根据权利要求1所述的一种真空电子束炉用自动铸锭控制系统，其特征在于，所述PLC控制模块（1）包括中央处理器（38）、电池组件（39）、外围接口一（40）、输入接口（41）、输出接口（42）、存储器（43）、编程器（44）、外围接口二（45）和外围接口三（37），所述中央处理器（38）分别与电池组件（39）、输入接口（41）和输出接口（42）电性连接，所述中央处理器（38）通过存储器（43）与编程器（44）电性连接，所述存储器（43）连接有外围接口三（37），所述编程器（44）连接有外围接口二（45），所述电池组件（39）连接有外围接口一（40）。

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